Categorising salmon migration behaviour using characteristics of split-beam acoustic data

Abstract

-Milling behaviour is problematic when using hydroacoustics to estimate the number of migrating fish in rivers. Milling behaviour was observed for adult sockeye salmon migrating upstream in the Wannock River, to their spawning grounds in the tributaries of Owikeno Lake in the central coast area of British Columbia, Canada. We classified the acoustic salmon tracks to separate the milling fish from the actively migrating fish in an attempt to obtain an estimate of sockeye salmon flux as they migrate to their spawning grounds. We used discriminant function analysis and found that three variables measured on each track were sufficient for the classification of the acoustic tracks into milling and non-milling categories with an approximate classification accuracy of 98%. The method we present can also be used to separate tracks of targets of interest from noise or debris tracks that occur in the acoustic data, if discrete track characteristics are ascertained.Key words: Split-beam / Acoustic noise / Track characteristics / Discriminant function Résumé -Classification des types de comportement du saumon en migration en utilisant les caractéristiques des données acoustiques d'un sondeur mono-faisceau. Les comportements non-migratoires posent problème quand on veut estimer le nombre de poissons en migration dans les fleuves, en utilisant l'hydroacoustique. Ce comportement non-migratoire est observé chez les saumons rouge (Oncorhynchus nerka) lorsqu'ils remontent le fleuve Wannock pour aller vers leurs aires de ponte situées dans les affluents du lac Owikeno, sur la côte de Colombie Britannique au Canada. Nous classons les suivis (échos-traces) acoustiques des saumons afin de séparer les poissons qui ne migrent pas, des poissons en migration active, dans le but d'obtenir une estimation des flux de saumons rouge lors de leur remontée vers les zones de ponte. Nous utilisons l'analyse de fonction discriminante et nous trouvons que trois variables, mesurées sur chaque déplacement, sont suffisantes pour classer les suivis acoustiques en catégories migrante et non-migrante, avec une précision approximative de 98 %. La méthode que nous présentons peut aussi être utilisée pour séparer les déplacements de cibles présentant un intérêt, des suivis de débris et du bruit présents dans les données acoustiques, si des caractéristiques discrètes sont fixées.

Short-Range Movement Pattern of Amphidromous Lagoon Fish Schools: Ecological Applications

“…These Exploratory To compare the gross to net path lengths, we calculated the straightness index (SI) [1], which corresponds to the ratio between the net and the gross distances patrolled by a fish school and computed as the ratio between D and L (SI = D/L). This index ranging between 0 and 1 is a reliable measure of the sinuosity of the path, i.e., a SI close to 1 illustrates directed movements linked to the efficiency of an orientation mechanism to reach a goal [1,30]. Moreover, the Exploratory Swimming Speed (ESS in m s −1 ) of each school was estimated in [9] by dividing the beeline distance D between the starting point to the last point of the school in the beam with the time interval between these two extreme records of the school in the sonar beams.…”

The use of acoustic cameras in shallow waters: new hydroacoustic tools for monitoring migratory fish population. A review of DIDSON technology

“…; Cronkite et al . ), particularly where migrations are spread, and passage rates are low (less than 2000 fish/hour) (Enzenhofer et al . ).…”

“…But it appeared soon that this device could also describe the path inside the beam and track the fish movements. Nowadays, this kind of echosounder is currently used to count upstream migrations of salmon (Mulligan and Kieser 1996;Ransom et al 1998;Pfisterer 2002;Xie et al 2002;Cronkite et al 2007), particularly where migrations are spread, and passage rates are low (less than 2000 fish/hour) (Enzenhofer et al 1998).…”

Ανάπτυξη Συστήματος Παρακολούθησης Και Ακουστικής Εκτίμησης Πελαγικών Σμηνών Με Χρήση Πολυκωνικών Ηχοβολιστικών

“…Η προσέγγιση που ακολουθήθηκε διαχωρίζει τη διαδικασία σε δύο επιμέρους βήματα, απαιτώντας (α): τη σύνδεση των επιμέρους παρατηρήσεων σε συνεχόμενα στο χρόνο ίχνη, και κατόπιν (β): τη χρήση προσομοίωσης για τον καθορισμό του «βέλτιστου» εξομαλυντή εκτίμησης της πραγματικής θέσης του εκάστοτε σμήνους, και κατ' επέκταση της αμερόληπτης ταχύτητάς του. Εξαιρώντας την πρόσθετη πληροφορία της πολυκωνικής προσομοίωσης, η οποία για πρώτη φορά εφαρμόστηκε στα πλαίσια της διατριβής, διάφορες αντίστοιχες προσεγγίσεις μπορούν να βρεθούν στην ακουστική βιβλιογραφία, όπου τα ίχνη αξιολογούνται με μεθόδους εξομάλυνσης ή παλινδρόμησης κατόπιν της σύνδεσης των παρατηρήσεων (Hafsteinsson & Misund, 1995;Cronkite & Enzenhofer, 2002;Cronkite et al, 2007;Handegard & Williams, 2008). Οι Handegard et al (2005) και Schell & Linder (2006) παρουσιάζουν συγκριτικές εφαρμογές των μεθόδων στην ιχνηλάτηση μεμονωμένων υδρόβιων οργανισμών σε μικρές αποστάσεις.…”